握手问题

握手问题

有位先生说:“前些日子,我同我太太一起参加了一个宴会,酒席上还有另外四对夫妻。见面时,大家相互问候,亲切握手。当然,没有人会同自己的太太或先生握手,自己也不会同自己握手。与同一个人握过手之后,也不可能再同他或她进行第二次握手。彼此之间的握手全部结束之后,我好奇地询问在座的各位先生和女士,当然也包括我太太在内。每人各握过几次手?”

为了使这个问题的叙述更为严密,还需要做如下说明:

(1)甲与乙握手,在计算握手次数时,甲算一次,乙也算一次。

(2)握手并不要求一个都不漏,可握而未握的情况也是有的,譬如说,行注目礼,双手合掌,拍拍肩膀,对方正在同别人握手不便越位等等,在以上这些情况下,不握手当然不能算不礼貌。不过,这样一来就大大地增加了问题的复杂性,使问题似乎变得无从索解了。

解决这个问题,主要是靠逻辑推理。既然宴会上共有10人,任何人都不同自己握手,也不同自己的配偶握手,那么,任何一个人握手的次数最多只能等于8。由于提出问题的先生已经问过各位宾客,得知他们每人握手的次数都不一样,可见这九个人的握手次数必定是0,1,2,3,4,5,6,7,8。

显然,握手次数为8的那一位已同除了自己的配偶以外的每个人都握过了手,因此,这个人(无法判定这个人是先生还是女士)的配偶必定就是那个握手次数为0的人。由于这两个人的关系已被确定,于是就可以请他们退到“圈子”以外。

接着可以推定,握手次数为7的人必定与握手次数为1的人是一对夫妻;握手次数为6的人必定与握手次数为2的人是一对夫妻……

最后,只剩下握手次数为4的人,可以判定,此人肯定是提出问题的那位先生的太太。

问题解决之后,让我们再来回顾这道题目,对称性、递归性、消去法这些货真价实的数学特性从这道题中都得到了很好的体现。怪不得一些评论家说,这样的数学题目真是太“艺术化”了。

此题的发明权,属于当代美国数学科普大师——马丁·加德纳。